8.4.1. Экспериментальное исследование скорости движения дуги в плазмотроне

Движение дугового разряда под действием магнитного поля по параллельным электродам и обобщенная зависимость для определения скорости движения дуги были рассмотрены ранее. Для относительно длинных дуг скорость может быть определена по простому соотношению

(3.3) при D ~ 1 (см. рис. 3.6 и 3.12). Однако в условиях реального плазмотрона зависимости получаются несколько иными, так как ду­говой разряд набегает на собственный тепловой след и, кроме того, движется по сложной траектории. Разряд в плазмотроне может со-
вершать и скачкообразные перемещения за счет пробоев на При этом надо проводить осреднение за достаточно большое время, существенно большее периода одного оборота дуги.

Получаемые при обработке экспериментальных результатов осред - ненные значения скорости разряда могут отличаться от мгновенных значений на 10...15 % и более. Это объясняется существенной не­равномерностью перемещения разряда в зазоре между электродами.

Наиболее существенную роль в обеспечении длительной работо­способности электрода играет вращательное движение дугового раз­ряда. Поэтому для выяснения влияния на среднюю частоту вращения разряда тех или иных определяющих величин и для получения соот­ветствующих количественных зависимостей было проведено измерение частоты вращения разряда в коаксиальном плазмотроне. Схема экс­перимента представлена на рис. 8.22. В заднюю стенку плазмотрона были вмонтированы тубусы для фотографирования разряда и измерения частоты вращения. Столб дугового разряда, перемещаясь по элек­тродам, пересекал ось тубуса, на котором крепился датчик, реаги­ровавший на изменение светового потока. Корпус датчика был смон­тирован на тубусе так, что ось тубуса совпадала с центром свето­чувствительного слоя фотосопротивления. Максимальный световой по-

ток падал на фотосопротивление в момент прохождения разрядом оси тубуса. Сигнал, снимаемый с фотосопротивления, усиливался и ре­гистрировался на осциллографе.

В табл. 8.2 представлены измеренные значения частоты вращения

разряда при изменении указанных в табл, параметров.

Введем величину v = nDn, характеризующую окружную скорость д д

тех точек дугового разряда, которые находятся на расстоянии D/2 от оси вращения. Здесь D - средний диаметр, равный полусумме диа­метров анода и катода; - частота вращения дугового разряда.

Определенную таким образом скорость будем, как это принято в

специальной литературе, называть скоростью вращения дугового раз­ряда в м/с. Эта скорость пропорциональна частоте вращения. Ана-

Рис. 8.23. Зависимость частоты
вращения разряда от силы тока
при р - 2 МПа; V - 0,295 м/с;
В - 0,12 Тл

Скорость вращения,

Номер р, МПа м/с V /V

лизируя зависимости, представленные на рис. 8.23...8.26, видим, что внешние параметры влияют на скорость движения дуги в плаз­мотроне не в такой степени, как на скорость дуги, движущейся между параллельными электродами. Увеличивается влияние силы тока и магнитной индукции. Зависимость скорости дуги от напряженности магнитного поля приведена на рис. 8.27.

В табл. 8.3 представлены значения скорости v, вычисленные по

д

экспериментально определенной частоте вращения п, и значения ско­рости V, полученные расчетом по формуле (3.3).

Видно, что имеется расхождение приблизительно в 2...3 раза, причем измеренная скорость вращения выше, что объясняется, в пер­вую очередь, снижением плотности рабочего тела из-за его нагрева в результате предыдущего воздействия дугового разряда.